JPH07106416A - 半導体素子の配線構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線間隔を減らして集積度を向上させると共
に、コンタクト抵抗を減少させることができる半導体素
子の配線構造を提供することにその目的がある。 【構成】 一定の幅を有して形成される下層配線１２
と、前記下層配線１２の上層に形成され下層配線１２の
直上で下層配線１２より広い幅のコンタクト孔１５を有
する第２絶縁膜１３と、前記コンタクト孔を通じて下層
配線１２に連結されるように第２絶縁膜１３上に形成さ
れる上層配線１４と、を含んで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の配線構造
に関し、特にコンタクト形成およびビア孔パターン（ｖ
ｉａ ｈｏｌｅ ｐａｔｔｅｒｎ）を改善した配線構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般の半導体素子の金属配線方法によれ
ば、上層配線と下層配線とが交差される部分に、コンタ
クト孔を形成する。配線間の接触面積を確保するため
に、コンタクト部分の交差される部分の配線は、コンタ
クトのオーバラップを確実にするために大きくした拡大
領域を有するようにした。

【０００３】このような従来コンタクト孔の形成方法を
添付図面を参照して説明する。図１は従来半導体素子の
配線一例を示す平面図であり、図２（ａ）は図１のＡ−
Ａ′線断面図であり、図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ′線断
面図である。図示したように、従来半導体素子の配線に
よれば、下層配線２上に上層配線４が交差形成され、こ
れらの交差部分において下層配線２と上層配線４とがコ
ンタクト５される。下層配線１２と上層配線１４とのコ
ンタクトされる交差部位は、コンタクトマージンのため
に他の領域より大きい幅とされた拡大領域を有する。そ
の製造方法は図２のように半導体基板に下部絶縁層１を
形成し、その上に下層配線２をパターニングする。その
後、下層配線２を上部絶縁層３により隔離させ、下層配
線２の接続すべき部位の上部絶縁層３を選択的に除去し
てコンタクト５を形成した後、上層配線４をコンタクト
５で交差するように形成することにより、下層配線２と
上層配線４とが連結されている。

【０００４】また、図３は従来半導体素子の配線の他の
例を示す平面図であり、図４（ａ）は図３のＣ−Ｃ′線
断面図であり、図４（ｂ）は図３のＤ−Ｄ′線断面図で
ある。この技術は米国特許４，５８７，５４９号に記載
されている。図に示すように、これはコンタクト８ａ，
８ｂ，８ｃ，８ｄを通じて基板５に連結されるように下
層配線６を形成させ、絶縁層を介してその上に上層配線
７を交差させて形成させた一半導体素子の配線構造であ
る。この場合図４（ａ）に示すように上層配線７がコン
タクト孔の段差の影響によって、その段差部分で一部が
薄肉化されて上層配線の抵抗が増加し、信頼度が弱化さ
れる現象が生じる。それを防止するために、上層配線７
と下層配線６とが交差する領域内にコンタクト孔を形成
して上層配線７がコンタクト孔の形状による影響を受け
ない部分を有するようにした。

【０００５】一方、図５は従来半導体素子の配線のさら
に他の例を示す断面図で、米国特許４，６５６，７３２
号に記載されている。この技術はコンタクト孔内に側壁
酸化物を形成することにより金属配線を幾何学的最小形
状としてコンタクト孔の部分に弱い部分を形成しないよ
うにした。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術は次のような問題点がある。前者の配線構造
においては、コンタクト誤整列（ｃｏｎｔａｃｔ ｍｉ
ｓａｌｉｇｎ）を防止するために、上下層配線が交差さ
れる部分が拡大領域を有するようにしなければならない
ため、配線間の間隔を最小化するには限界がある。従っ
て集積度を向上させることができない問題点があった。
後者の配線構造においては、米国特許４，５８７，５４
９に記載したように、コンタクト孔が上下層の配線間の
交差部内に形成されるので、集積度は向上できるが、集
積度の増大にしたがってコンタクト孔のサイズが減少し
てコンタクト抵抗が増大される欠点があった。また、米
国特許４，６５６，７３２号に記載されたように、コン
タクト孔内に側壁を形成してコンタクト幅を減少させる
のは、やはり集積度が増大されるにしたがってコンタク
ト孔のサイズが減少するので、コンタクト抵抗が急激に
増大される欠点があった。本発明は、上述した問題点を
解消するために、配線間隔を減らして集積度を向上させ
ると共に、コンタクト抵抗を減少させることができる半
導体素子の配線構造を提供することがその目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、半導体基板上に、絶縁膜を間に
おいて下層配線と上層配線とがコンタクト孔を通じて連
結される半導体素子の配線構造において、コンタクト孔
を下層配線の周縁部の少なくとも一部を含むように形成
され、上層配線は下層配線と交差される部分中少なくと
も一面に拡大領域を有するように形成され、下層配線は
拡大領域を有しないように形成される。

【０００８】

【実施例】このような本発明を添付図面に基づいて詳述
する。図６は、本発明の第１実施例による半導体素子の
配線を示す平面図であり、図７（ａ）は図６のＥ−Ｅ′
線断面図であり、図７（ｂ）は図６のＦ−Ｆ′線断面図
である。図６に示すように、下層配線１２と上層配線１
４とが交差された部分にコンタクト孔１５が形成されて
下層配線１２と上層配線１４とが交差された部分にコン
タクト孔１５が形成されて下層配線１２と上層配線１４
とが連結された構造である。すなわち、下層配線１２は
オーバラップ部分において拡大領域を有しなく、上層配
線１４は下層配線１２とオーバラップされる部分におい
て拡大領域を有するように形成している。コンタクト孔
１５は長方形であり、その長手方向が下層配線１２の幅
方向を向いており、コンタクト孔１５の短方向幅は上層
配線１４の通常部の幅と同一の大きさで形成される。

【０００９】その製造方法を説明する。まず、基板上の
第１絶縁膜１１上に、下層配線１２を形成した後、露出
された全面にわたって第２絶縁膜１３を形成する。その
後、下層配線１２の上方に位置する第２絶縁膜１３を選
択的に除去して上述のような大きさでコンタクト孔１５
を形成した後、その上に上層配線１４を形成する。した
がって、図７（ａ）に示すように、図６のＥ−Ｅ′線断
面図は従来技術の同様のものであるが、図６のＦ−Ｆ′
線による断面図は図８に示すように、コンタクト孔が下
層配線の幅の両側に拡がっているので、上層配線１４お
よび下層配線１２の上面と両側面とに接触されて下層配
線１２と上層配線１４との接触面積は増加される。

【００１０】また、図８は本発明の第２実施例による半
導体素子の配線を示す平面図であり、図９は図８のＧ−
Ｇ′線断面図であり、図１０は本発明の第３実施例によ
る半導体素子の配線を示す平面図であり、図１１は図１
０のＨ−Ｈ′線断面図である。本発明の第２実施例およ
び第３実施例は、製造方法および配線構造は本発明の第
１実施例とほとんど類似し、下層配線のオーバラップさ
れる領域の一部のみ（左側または右側）に上層配線１４
が拡大領域を有するようにした点が第１実施例のものと
相異である。第１実施例と同様に下層配線１２と上層配
線１４とはコンタクト孔１５を通じて接続される。その
際コンタクト孔１５は下層配線１２の幅の両側にまで拡
がっているので接触面積は増大される。

【００１１】図１２は本発明の第４実施例による半導体
素子の配線を示す平面図であり、図１３は図１２のＩ−
Ｉ′線断面図である。第４実施例による配線構造の製造
方法は、第１実施例と同一であるが、下層配線１２の端
部に上層配線１４を交差させて形成した点のみが相異す
る。すなわち、下層配線１２の幅方向両側と端部とを含
むようにコンタクト孔１５を形成し、上層配線１４は下
層配線１２のオーバラップされる領域の下層配線１２方
向の一部にのみ拡大領域を有するように形成して下層配
線１２の上面、両側面、端面が上層配線１４と連結され
るようにする。したがって、接触面積が増大され拡大領
域部分が減少されるので、半導体素子の集積度を向上さ
せることができる。

【００１２】一方、図１４は本発明の第５実施例による
半導体素子の配線を示す平面図であり、図１５は図１４
のＪ−Ｊ′線断面図で、下層配線１２の端部に上層配線
１４を交差させたものである。この第５実施例は図１２
に示した第４実施例にほとんど類似した構造であるが、
コンタクト孔１５が下層配線１２の幅方向に拡がらず、
端部のみが含まれるように形成されて下層配線１２の上
面および端部面が上層配線１４に接触されることにより
接触面積を増大したものである。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次のような効果が得られる。 １．コンタクト孔のサイズを減少せず、上層配線と下層
配線との接触面積を増大させることができるので、コン
タクト抵抗が減少される。 ２．図１６に示すように上層配線は下層配線にオーバラ
ップされる領域の一部分のみに拡大領域を有するように
し、下層配線は拡大領域を有しないようにすることがで
きるので、配線間の間隔を減らすことができ、しかも集
積度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の半導体素子の配線の一例を示す平面図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ′線断面図（ａ）とＢ−Ｂ′線断
面図（ｂ）である。

【図３】従来の半導体素子の配線の他の例を示す平面図
である。

【図４】図３のＣ−Ｃ′線断面図（ａ）と、Ｄ−Ｄ′線
断面図（ｂ）である。

【図５】従来の半導体素子の配線のさらに他の例を示す
断面図である。

【図６】本発明の第１実施例による半導体素子の配線を
示す平面図である。

【図７】図６のＥ−Ｅ′線断面図（ａ）とＦ−Ｆ′線断
面図（ｂ）である。

【図８】本発明の第２実施例による半導体素子の配線を
示す平面図である。

【図９】図８のＧ−Ｇ′線断面図である。

【図１０】本発明の第３実施例による半導体素子の配線
を示す平面図である。

【図１１】図１０のＨ−Ｈ′線断面図である。

【図１２】本発明の第４実施例による半導体素子の配線
を示す平面図である。

【図１３】図１２のＩ−Ｉ′線断面図である。

【図１４】本発明の第５実施例による半導体素子の配線
を示す平面図である。

【図１５】図１４のＪ−Ｊ′線断面図である。

【図１６】本発明の半導体素子の配線による集積度の向
上を説明するための平面図である。

【符号の説明】

１１，１３ 絶縁膜 １２ 下層配線 １４ 上層配線 １５ コンタクト孔

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定の幅を有して形成される下層配線
   （１２）と、 前記下層配線（１２）の上層に形成され下層配線（１
   ２）上の所定の位置に下層配線（１２）より広い幅のコ
   ンタクト孔（１５）を有する第２絶縁膜（１３）と、 前記コンタクト孔を通じて下層配線（１２）に連結され
   るように第２絶縁膜（１３）上に形成される上層配線
   （１４）と、を含んで構成されることを特徴とする半導
   体素子の配線構造。
2. 【請求項２】 コンタクト孔（１５）は、一方向が下層
   配線（１２）の上面および一側面を含んで形成されるこ
   とを特徴とする第１項記載の半導体素子の配線構造。
3. 【請求項３】 上層配線（１４）は、コンタクト孔に相
   応する部位の両側および下層配線（１２）の長手方向に
   拡がる拡大領域を有することを特徴とする第１項記載の
   半導体素子の配線構造。
4. 【請求項４】 上層配線（１４）は、コンタクト孔に相
   応する部位の両側および下層配線（１２）の長手方向に
   拡がる拡大領域を有することを特徴とする第２項記載の
   半導体素子の配線構造。
5. 【請求項５】 上層配線（１４）は、コンタクト孔に相
   応する部位の一方の側および下層配線（１２）の長手方
   向に拡がる拡大領域を有することを特徴とする第１項記
   載の半導体素子の配線構造。
6. 【請求項６】 上層配線（１４）は、コンタクト孔に相
   応する部位の一方の側および下層配線（１２）の長手方
   向に拡がる拡大領域を有することを特徴とする第２項記
   載の半導体素子の配線構造。
7. 【請求項７】 一定の幅を有して形成される下層配線
   （１２）と、 前記下層配線（１２）の上層に形成され、下層配線（１
   ２）の端部に相応する部位の下層配線（１２）の上面、
   側面および端部面を含むコンタクト孔（１５）を有する
   第２絶縁膜（１３）と、 前記コンタクト孔（１５）を通じて下層配線（１２）に
   連結されるように第２絶縁膜（１３）上に形成される上
   層配線（１４）と、を含んで構成されることを特徴とす
   る半導体素子の配線構造。
8. 【請求項８】 コンタクト孔（１５）は、下層配線（１
   ２）の上面および端部面を含んで形成されることを特徴
   とする第７項記載の半導体素子の配線構造。
9. 【請求項９】 上層配線（１４）は、コンタクト孔（１
   ５）に相応する部位から下層配線（１２）の形成された
   方向に拡がる拡大領域を有することを特徴とする第５項
   記載の半導体素子の配線構造。
10. 【請求項１０】 上層配線（１４）は、コンタクト孔に
    相応する部位から下層配線（１２）の形成された方向に
    拡がる拡大領域を有することを特徴とする第８項記載の
    半導体素子の配線構造。